JPS62254848A - 自動車排出ガス浄化用モノリス触媒の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車排出ガス浄化用モノリス触媒の製造方法
に関し、詳しくは簡単な方法で触＊員金属をモノリス触
媒基材の触媒担持層の深い位置まで担持ざ往るものであ
る。

［従来技術］ 従来、自１ｈ　Ｔｍ排出ガス浄化用モノリス触！１！（
以下、モノリス触媒と称す）としては、表面積を大きく
して浄化性能を向上すべく、１平方ｃｍ当り１５〜１０
０個の貫通孔をもつ七ノリス触ＩＩＸ基材を用いている
。そして、貫通孔を形成する孔型面に、アルミナ層など
の担持層を形成してモノリス触媒担体とし、そのモノリ
ス触媒担体を触媒貴金属塩の水溶液中に浸漬し触媒担持
層に白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒ
ｈ）なとの触媒貴金属を担持させている。

モノリス触媒は、エンジンの排出ガスを浄化するもので
ある。このため、燃料中の鉛（Ｐｂ）やオイル中のリン
（Ｐ）等の触媒毒物質が排出ガスと共に排出され、モノ
リス触媒に付着する。そのため触媒貴金属の触媒活性は
低下し、長ＩＩ間使用後における触媒性能を著しく低下
させる。

従って前記触媒毒物質から受ける影響を少なくするため
モノリス触媒担体に触媒貴金属をＩＢ持させる場合、触
媒金属を触媒担持層の深い位置に吸着させることが考慮
されている。例えばモノリス基材の表面上に触媒担持層
を形成してモノリス担体とする場合、触（ｌ！肖金金属
担持プる触媒担持層として、触媒貴金属を担持し易い塩
基性金属酸化物を添加したアルミナ層を内層にもち、そ
の表面にアルミナ層を外層として形成するものが提案さ
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように、モノリス基材の表面上に触媒１■持層を
形成してモノリス触媒担体を形成する場合、モノリス基
材を塩Ｕ性の水溶液中に浸漬してモノリス基材の表面上
に触媒１１持層を形成させる工程をもつものでは、塩基
性の水溶液中のＰＨ（べ−ハー）を一定に保持する必要
がある。即ち、ＰＨ管理を正確に行なう必要があること
、又、ＰＨをコントロールするための精密な装置が必要
であること、工程数が複雑になること等が知られている
。

このため本発明は、簡単な方法でかつモノリス触媒基材
に形成した触媒担持層の深い位置まで触媒ｔｔｌ金属を
吸着、担持させ、かつ鉛、リン等の被毒による経時劣化
を低減した自動中排出ガスか化用モノリス触媒の製造方
法を提供することを目的とでる。

［問題点を解決するための手段〕 本発明の自動車排出ガス浄化用モノリス触媒の製造方法
は、多数の貫通孔を有Ｊる金ＦＡ製モノリス触媒基材の
表面上に触媒担持層を形成してモノリス触媒担体とし、 モノリス触媒担体を触媒貴金属塩の水溶液中に浸漬する
とともにモノリス触媒担体の貫通孔中に棒状電極を挿入
し、棒状電極と相手極として使用するモノリス触媒基材
との間に直流電圧を印加して触媒貴金属を前記触媒担持
層に担持させる構成としたことを特徴とするものである
。

本発明の方法によれば、触媒貴金属を触媒担持層の深い
位置まで確実に吸着し担持させることができる。従って
触媒貴金属は排出ガス中に含まれる鉛（Ｐｂ）、リン（
Ｐ）等の触媒物質の影響を大巾に減少させることができ
る。

モノリス触媒担体はモノリス触媒基材と触媒担持層とか
ら構成されている。

モノリス触媒基材は一体成形構造であり、触媒の外形を
規定し、多数の貫通孔を有する金属製である。モノリス
触媒基材を形成する金属としては通電性がよく剛性およ
び耐熱性に優れる金属あるいは合金を用いることが望ま
しい。例えば金属としては鉄、クロム、アルミニウム等
の合金が用いられる。多数の貫通孔はエンジンからの排
出ガスを通過させるための排出ガス通路を形成するもの
である。多数の１通孔の形状及び個数は、予め種々設定
できる。

触媒担持層は後で述べる白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ
）、パラジウム（Ｐｄ）等の触媒貴金属を担持するもの
である。モノリス触媒基材の表面に形成する触媒担持層
は、従来と同様の手段により形成することができる。こ
こでモノリス触媒基材の表面とは、エンジンより排出さ
れた排出ガスの流通路を構成するモノリス触媒基材の貫
通孔を゛　　形成する孔壁面をいう。モノリス触媒基材
の表面上に触媒１ｕ持層を形成プるにあたっては、例え
ばアルミナ粉末を主要成分としたアルミナスラリー中へ
モノリス触媒基材を浸漬した後、アルミナスラリーから
モノリス触媒基材を取り出すと共に、貫通孔内に詰まっ
ているアルミナスラリーを空気流で吹き飛ばしてアルミ
ナスラリーを均一の厚さに付着した状態となし、次いで
乾燥後約２時間焼成して形成する。これによって多数の
貫通孔を有する金ｐＡ製モノリス触媒基材は表面上に触
媒担持層を形成しモノリス触媒担体となる。このモノリ
ス触媒担体はモノリス触媒貴金属塩の水溶液中に浸漬さ
れる。

触媒貴金属塩の水溶液として金属陽イオン、鉗陽イオン
、錯陰イオンを含むものが使用できる。

例えば陽イオンとして白金イオン（Ｐｔ２＋）、ロジウ
ムイオン（Ｒｈ３＋）、パラジウムイオン（Ｐｄ２＋）
をそれぞれ含む硫酸白金（ＰｔＳ○４）水溶液、ＴｉＡ
酸ロジウム（ＲｈＳＯ４）水溶液、硫酸パラジウム（Ｐ
ｄＳＯ４）水溶液、鉗陽イオンとして白金アンミンイオ
ン［Ｐ　ｔ　（ＮＨ３）　ａ　］４＋を含む白金アンミ
ン（［Ｐｔ　（Ｎ＋−１３）　ｓ　］ＣＲ４）水溶液、
鉗陰イオンとして塩化白金酸イオン［ＰｔＣ９，ａ　ｌ
　ｔ　＋、塩化ロジウム酸イオン［ＲｈＣ１Ｇ］ｚ＋、
塩化パラジウム塩酸イオン［ＰｄＣ又４］’−をそれぞ
れ含む塩化白金酸（Ｒ２［ＰｔＣ’５！ｓ　］）水溶液
、塩化ロジウム酸ナトリウム＜Ｎａｔ　［ＲｈＣ１５］
　）水溶液、塩化パラジウム塩１ｍ（Ｈｚ［ＰｄＣ又４
］）等を用いることができる。

モノリス触媒基材は直流電源をもつ電気回路に接続され
陰極あるいは陽極のいずれか一方の電極となる。又、こ
の場合にはモノリス触媒基材の貫通孔中に棒状の電極が
挿入され、棒状電極は電極となるモノリス触媒基材の相
手極となる。又、モノリス触媒基材を陽極とした場合に
は触媒担持層に鉗陰イオンが吸着される。又、モノリス
触媒基材を陰極とした場合には触媒担持層に金属陽イオ
ンあるいは錯陽イオンが吸着される。

モノリス触媒基材の貫通孔中に配設した棒状電極との間
に印加づる直流電圧は予めその大きざを決定する。又、
通電時間も予め決定する。

［実施例］ 以下本発明の自助型排出ガス浄化用モノリス触媒の製造
方法の各実施例によりサンプル△、８１Ｃ，Ｄを１！Ｊ
る工程を説明する。

（第１実施例） 本発明の自動車排出ガス浄化用モノリス触媒の製造方法
の第１実施例を第１図、第２図に基づいて説明する。

■第１実施例では剛性及び熱耐久性をもつ金属、例えば
鉄、クロム、アルミニウムからなる合金により多数の貫
通孔１００を有する金Ｉｉ？ｉ装七ノリス触媒基材１０
（直径８０ミリ、良さ１００ミリの円筒状）が形成され
る。

■ト記■で得た金属製モノリス触媒基材１ｏをアルミナ
スラリーに１分間浸漬した後引き上げ、多数の貫通孔１
００内のスラリーをエアガン等からの圧縮気体で払拭し
た後、２００℃に２時間保ち乾燥し、７００℃で２時間
焼成して多数の貫通孔１００内の孔壁表面１１０にアル
ミナコートを施し、かつ金属製モノリス触媒基材１０に
触媒担持層１１０ａを形成した。

このようにして形成されたモノリス触媒担体に第１図の
示すように電気回路３の一部として後で述べる■のよう
にして直８に電圧を印加する。電気回路３は直流？Ｉ！
１３１と、一端を直流電源３１のプラス側端子に接続し
、他端を棒状電極３ｏに接続する電線３１ａと、一端を
直流電源３１のマイナス側端子に接続し、他端をモノリ
ス触ｔ１１基材１０に接続する電線３１ｂと、直流電流
を通電、遮断するためのｂＴＩ　［１器（図示せず）、
その他必要な電気機器等を備えている。

■上記■のようにして触媒担持１１ｔ７１１０ａを形成
したモノリス触媒担体を容器４０内の触媒貴金属塩の水
溶液２０として用いた（塩化白金酸水溶液（Ｈｚ　［Ｐ
ｔＣ又６］））中に浸漬するとともに多数の貫通孔１０
０内に棒状電極３０を挿入し、棒状電極３０の相手極と
して使用する金属製モノリス触ａ基材１１０との間に直
流電圧を印加させた。（電圧５ボルト、電流０．１アン
ペア）。なお、この場合モノリス触媒担体側をｖＡ極、
棒状電極３０を陰極とし゛【直流電圧を印加した状態で
塩化白金酸の水溶液を１時間撹拌した。これによって陽
極を形成しているモノリス触媒担体の触媒担持層１１０
ａに塩化白金酸イオン［’ＰｔＣ！ｓ’］２″″が吸着
される。この後モノリス触媒担体を塩化白金酸の水溶液
より取出し乾燥させ、触媒貴金属１００ｂとして白金（
Ｐｔ）を担持する触媒担持ＪｉＷ１１０ａをもつサンプ
ルＡを得た。

以下に示す第２、第３、第４実施例では金属製モノリス
触媒基材１０の形成及びモノリス触媒基材１０に触媒担
持層１１０ａを形成してモノリス触媒担体とする工程は
上記第１実施例の０及び■の場合と同一であるのでこの
説明を略づ。

（第２実施例） 第２実施例では上記■のようにして触媒担持層１１０ａ
を形成したモノリス触媒担体を容器４０内の触＊ｔ”＋
金属塩の水溶液２０として用いた６ｊ巴化ロジウム酸ナ
トリウム＜Ｎａｔ　ＥＲｈＣ交２］）の水溶液中に浸清
し、上記第１実施例と同様にモノリス触媒担体側を陽極
とするとともに、モノリス触媒基材１０の多数の貫通孔
１００内に配置した棒状電極３０をｒＡ極として直流電
圧５ボルト、電流０．１アンペア、を印加した。この状
態で１時間撹拌した。これによって陽極を形成している
モノリス触媒担体の触媒担持層１１０ａに塩化ロジウム
醒イオン［ＲｈＣ又６］２−が吸着される。

この後前記塩化ロジウム酸ナトリウムの水溶液中よりモ
ノリス触媒担体を取出し、かつ乾燥させ触媒貴金属１０
０ｂとしてロジウム（Ｒｈ）を担持づる触媒担持層１１
０ａをもつサンプルＢを（！また。

（第３実施例） 第３実施例では上記■のようにして！！ｌ！媒担持唐１
１０ａを形成したモノリス触媒担体を容器４０内の触Ｗ
、貴金属金属塩の水溶液２ｏとして用いた塩化パラジウ
ム塩ＦＷｌ（ＨｚｔＰｄＣ又４］）の水溶液中に浸漬し
、第１実施例と同様にモノリス触媒担体側を陽極として
モノリス触媒基材１０の多数の貫通孔１００内に棒状電
極３０ＪＦｒ挿入した後、直流電圧５ボルト、電流０．
１アンペアを印加した。この状態で１時間開１￥した。

これによって陽極を形成しているモノリス触媒１ｆ１．
体の触媒担持層１１０ａに塩化パラジウム塩酸イオ°ン
［ＰｄＣ９゜４］２−が吸着される。この後Ｅノリス触
媒担体を塩化パラジウム塩酸溶液中より取出し乾燥さ１
を触媒貴金属１００ｂとしてパラジウム（Ｐｄ）を担持
する触媒担持層１１０ａをもつサンプルＣを得た。

（第４実施例） 第４実施例では上記第１実施例と同様の操作を施してサ
ンプルＡを得た後、該サンプルＡを上記第２実施例と同
様の操作を施して触媒として白金（Ｐｔ）とロジウム（
Ｒｈ）を担持する触媒担持層１１０ａをもつサンプルＤ
を１９だ。

（比較例） 比較例では上記第１実施例、第２実施例、第３実施例、
第４実施例に対比させて直流電圧を印加しない状態、即
ち、棒状電極およびその相手極として使用するモノリス
触媒基材とに電極を形成せず、かつ直流電圧を印加しな
い状態とし、その他の方法は上記各実施例と同様にして
サンプルＥ１Ｆ、Ｇ、Ｈを得た。なおサンプルＥは触媒
として白金（Ｐｔ）をＩＩ′ｊ持する触媒担持層１１０
ａをもつ。サンプルＦは触媒としてロジウム（Ｒｈ）を
担持Ｊる触媒担持層１１０ａをもつ。サンプルＧは触媒
としてパラジウム（Ｐｄ）を担持する触媒担持層１１０
ａをもつ。サンプルＨは触媒として白金（Ｐｔ）とロジ
ウム（Ｒｈ）を担持する触媒担持層１１０ａをもつ。

次に、このようにして得た比較例のサンプルＥ、「、Ｇ
、Ｈと上記各実施例１．２．３．４で得たサンプル△、
Ｂ、Ｃ１Ｄとを比較するとその評価は表に示づ通りとな
った。

即ち実施例Ｊ３にび比較例の触媒サンプルＡ、Ｂ。

ＣＳＤおよびＥ、Ｆ、Ｇ１１（について被毒促進劣化試
験法により耐久試験を実施した。かつ耐久後の性能を比
較した。なお耐久試験は排気量２００Ｑｃｃの自動車用
エンジンの排気系に触媒を設置し、触ｌｌ！員金属の接
する排出ガス温度７００℃、２００時間の条ＶＦ下でエ
ンジンに供給する燃料中にＱ、３ｗｔ％のリンを含有づ
るＡイルを３００ｃ／ｈの速度で添加して試験を行った
。又、活性評価は前記耐久試験で使用したエンジンを用
い触媒貴金属に接するガス温度４００℃で浄化性能を比
較した。この結果を表に示す。

（以下余白） これによると１ノ”ンブルＡ、ＢＳＣ％Ｄに示されるＪ
：うに白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（
Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）−ロジウム（Ｒｈ）等の触媒負金
属で浄化性能が向上した場合を示す。

［発明の効果］ 本発明の自動車排出ガス浄化用モノリス触媒の製造方法
によって得た自動車排出ガス浄化用モノリス触媒による
と、比較例と対比させた実施例では、各触ａ！貴金属に
おける被毒劣化特性が向上し、長期間の使用に耐える。

即ち、本発明のシＪ造方法でｖＪ３２ｉシたモノリス触
媒は、的中な方法で触媒ｔ’１全１金屈持することがで
き、かつ触媒金属を担持する際、触媒員金属が触媒担持
層の深い位置にまで吸着されて鉛、リン等の毒物質から
触媒担持層−にＪ：つて保護されるため長時間使用１な
においてし触媒活性が高く、かつ触媒活性を保持するこ
とができる。即ち、経時劣化が低減されている。従って
苛酷な条件下で使用される自！ｔ！Ｊ車の排出ガス浄化
用三元触媒として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるｙＪｉ告方法を示ず部分
縦断面斜視図である。第２図は第１図における部分破断
拡大図である。 １０・・・モノリス触媒基材 １００・・・多数の目通孔　　１００ａ・・・触媒担持
層１００ｂ・・・触媒負金属 ２０・・・触媒金属塩の水溶液　３・・・電気回路３０
・・・棒状電極　　　　　３１・・・直流電源３２ａ、
３２ｂ・・・電線　　４０・・・容器第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の貫通孔を有する金属製モノリス触媒基材の
   表面上に触媒担持層を形成してモノリス触媒担体とし、 該モノリス触媒担体を触媒貴金属塩の水溶液中に浸漬す
   るとともに該モノリス触媒担体の該貫通孔中に棒状電極
   を挿入し、該棒状電極と相手極として使用する該モノリ
   ス触媒基材との間に直流電圧を印加して触媒貴金属を前
   記触媒担持層に担持させる自動車排出ガス浄化用モノリ
   ス触媒の製造方法。